مواد زیست سازگار: درجات فلزی، محدودیت‌های خلوص، و مشخصات خرید
یک مهندس مشخصات، دسته‌ای از صفحه تیتانیوم درجه 2 را امضا می‌کند که تمام خطوط گواهی کارخانه خود را برآورده می‌کند، و شش ماه بعد قطعه نهایی ستون فقرات در تست خستگی مردود می‌شود. شیمی داخل استاندارد بود. اکسیژن در بالای پنجره مجاز نشست و همین برای تغییر نتیجه کافی بود.
مواد زیست سازگار نیز همین رفتار را دارند. این عبارت نتیجه ای را توصیف می کند که توسط آزمایش ها اندازه گیری می شود، نه یک کلمه چاپ شده روی گواهی. به طور خلاصه، زیست سازگاری ویژگی یک سیستم است: مواد، سطح آن، محیط بدن و مدت زمان تماس با هم کار می کنند، که توسط آزمایش استاندارد به جای اعلام شده توسط یک تامین کننده قضاوت می شود.
فلزاتی که این آزمایش ها را با موفقیت پشت سر گذاشتند عبارتند از یک لیست کوتاه، تیتانیوم خالص تجاری، Ti-6Al-4V ELI، آلیاژهای کبالت-کروم، تانتالیم، نیوبیم و برخی از گریدهای ضد زنگ و نیکل-تیتانیوم. چیزی که قطعه ای را که می گذرد از قطعه ای که خراب می شود جدا می کند به ندرت نام آلیاژ است. این خلوص، تاریخچه پردازش و وضعیت سطح است.
معنی "زیست سازگار" در عمل
تنظیم کننده ها موادی را به عنوان زیست سازگار تایید نمی کنند. آنها یک دستگاه تمام شده را بر اساس ISO 10993-1 ارزیابی می کنند که دستگاه ها را بر اساس ماهیت تماس بدن، اعم از سطحی، ارتباط خارجی یا کاشت، و مدت زمان تماس، محدود، طولانی مدت یا طولانی مدت، مرتب می کند. این دسته بندی تصمیم می گیرد که کدام آزمایش ها اعمال شوند: سمیت سلولی، حساسیت و تحریک، سمیت سیستمیک، اثرات کاشت، و خصوصیات شیمیایی با ارزیابی خطر سم شناسی.
نتیجه عملی این است که یک فلز هرگز به سادگی تایید نمی شود. تیتانیومی که برای یک پیچ استخوانی سی روزه مناسب است، با همان تیتانیوم در ساقه ران پانزده ساله متفاوت ارزیابی می‌شود، و زمانی که به‌عنوان بقایای سایش به‌جای بدنه جامد ظاهر می‌شود، دوباره متفاوت ارزیابی می‌شود.
دو نکته دیگر هنگام خرید مهم است. شیمی انبوه و شیمی سطح سوالات متفاوتی هستند: یک قطعه می تواند هر آزمایش استخراج را روی نیمکت انجام دهد و اگر لایه غیرفعال آن آسیب ببیند یا پایان آن باقیمانده را به دام بیندازد، همچنان یون ها را در خدمت آزاد می کند. و نتایج آزمایش فقط به خوبی نمونه است، زیرا گنجاندن، تفکیک و آلودگی به عنوان تنوع دسته به دسته نشان داده می شود. بنابراین، کنترل فرآیند تأمین‌کننده بخشی از داده‌های عملکرد مواد است، نه یک موضوع تجاری جداگانه.
چهار خانواده مواد و جایی که فلزات هنوز برنده می شوند
دستگاه های تماس با بدن از چهار خانواده تشکیل می شوند. هر کدام یک جایگاه ویژه دارند، و مبادلات ارزش آن را دارند که قبل از انتخاب به طور واضح بیان شوند.
| خانواده | مواد معمولی | نقاط قوت | مراقب باشید | دستگاه های رایج |
|---|---|---|---|---|
| فلزات و آلیاژها | تیتانیوم CP درجه 1 تا 4، Ti-6Al-4V ELI، CoCrMo، تانتالیم، نیوبیم | استحکام خستگی، شکل پذیری، چندین دهه سابقه ایمپلنت | آزاد شدن یون در اثر سایش، سفتی بسیار بالاتر از استخوان، پتانسیل حساسیت | ساقه هیپ، سخت افزار ستون فقرات، صفحات استخوانی، ایمپلنت های دندانی |
| سرامیک | آلومینا، زیرکونیا، هیدروکسی آپاتیت | مقاومت در برابر سایش، بی اثری شیمیایی، پوشش های استخوان مانند | ترد، مسیرهای شکل دهی محدود، چسبندگی پوشش | سر فمورال، روکش های دندانی، پوشش های متخلخل |
| پلیمرها | PEEK، UHMWPE، سیلیکون، PLA و PGA | مدول کم، رادیلوسانسی، تخریب قابل تنظیم | پوشیدن زباله، خزش، حساسیت به عقیم سازی | بلبرینگ آستر، کاتتر، بخیه، داربست |
| کامپوزیت ها | PEEK فیبر کربن، ماتریس های کلاژن | خواص سفارشی، ادغام بافت | صلاحیت پیچیده، سازگاری منبع | صفحات ثابت، پیوندها، سازه های مهندسی شده |
فلزات سهم تحمل بار را نگه می دارند زیرا مقاومت خستگی را با یک لایه اکسید غیرفعال ترکیب می کنند که پس از آسیب اصلاح می شود. این لایه مکانیسم است: تیتانیوم TiO2، تانتالیوم Ta2O5 و نیوبیم Nb2O5 را تشکیل می‌دهد و هر کدام در محیط غنی از کلرید بدن پایدار هستند. اخطار سفتی است، زیرا تیتانیوم نزدیک به 110 گیگا پاسکال در مقابل تقریباً 10 تا 30 گیگا پاسکال برای استخوان قشر مغز قرار دارد. این شکاف باعث می شود که محافظت از تنش به جای یک مشکل مواد، یک مشکل طراحی باشد.
خلوص و کنترل بینابینی نتیجه را تعیین می کند
هنگامی که خانواده آلیاژ ثابت شد، بیشتر خطر باقی مانده در شیمی مذاب و نحوه کار فلز است. برای تیتانیوم، عناصر میان بافتی اکسیژن، نیتروژن، کربن و هیدروژن، به علاوه آهن، هم قدرت و هم شکل پذیری را کنترل می کنند. ASTM F67 چهار درجه تیتانیوم خالص تجاری را تنظیم می کند که اکسیژن از تقریباً 0.18 درصد در درجه 1 به 0.40 درصد در درجه 4 افزایش می یابد و آهن نیز در کنار آن افزایش می یابد. ASTM F136 راه دیگری را برای آلیاژ آلفا-بتا پیش می‌برد: Ti-6Al-4V ELI اکسیژن را نزدیک به حداکثر 0.13 درصد و آهن را نزدیک به 0.25 درصد حداکثر نگه می‌دارد، که به معنای بینابینی بسیار کم است. قبل از نوشتن سفارش خرید، محدودیت ها را در برابر تجدید نظر فعلی استاندارد تأیید کنید.
این اعداد علمی نیستند. اکسیژن بالاتر استحکام تسلیم را افزایش می‌دهد و ازدیاد طول و چقرمگی شکست را کاهش می‌دهد، بنابراین گرمای راحت در داخل یک مشخصات همچنان می‌تواند در انتهای اشتباه منحنی خستگی قرار گیرد. یک پنجره بینابینی محکم تر، که به صورت کتبی توافق شده است، معمولاً ارزان تر از طراحی مجدد شش ماه بعد است.
نیکل مستحق یک یادداشت جداگانه است. این یک حساس کننده تماسی شناخته شده است و بخش قابل توجهی از جمعیت به آن واکنش نشان می دهند، به همین دلیل است که آلیاژهای آزاد کننده نیکل در تماس طولانی مدت با پوست محدود می شوند و چرا دستگاه های نیکل-تیتانیوم به یک لایه سطحی پایدار و فقیر از نیکل وابسته هستند. کبالت-کروم یک سوال مشابه را مطرح می کند: مقاومت در برابر سایش عالی، اما انتشار یون کبالت و کروم یک ملاحظات بلند مدت به رسمیت شناخته شده است تا تئوری.
TC4 ELI حداکثر اندازه: قابل تنظیم حداکثر وزن: قابل تنظیم بسته بندی شده در جعبه های چوبی با کیسه های مهر و موم شده در داخل مشاهده محصول → از شمش تا کاشت: ذوب، کار و پودر
دو تامین‌کننده می‌توانند از همان استاندارد یک درجه را ارسال کنند و همچنان مواد متفاوتی را تحویل دهند، زیرا یک استاندارد مقصد را توصیف می‌کند، نه مسیر را.
ذوب شدن و دوباره ذوب شدن
ذوب مجدد قوس خلاء و ذوب القایی خلاء ناخالصی های فرار را از بین می برد و اجزاء را از بین می برد و مذاب های متعدد همگنی را بهبود می بخشد. یک شمش تک مذاب می تواند با جدول شیمی مطابقت داشته باشد و همچنان دارای جداسازی است که فقط در آزمایش اولتراسونیک یا در پرداخت ماشینکاری ضعیف ظاهر می شود. ذوب پرتو الکترونی در جایی انتخاب می شود که خلوص بسیار بالا اولویت دارد، به ویژه برای فلزات نسوز مانند تانتالیوم و نیوبیم.
پردازش حرارتی مکانیکی
آهنگری، نورد و بازپخت اندازه دانه، تعادل فاز و بافت را تنظیم می‌کند که پس از آن عمر خستگی و ماشینکاری را افزایش می‌دهد. برای Ti-6Al-4V ELI، یک ریزساختار آلفا-بتا هم محور به طور کلی برای ایمپلنت های بحرانی خستگی ترجیح داده می شود، در حالی که سایر کاربردها ساختارهای لایه ای یا دووجهی را می پذیرند. گواهی آسیاب به ندرت این را نشان می دهد. مسیر فرآیند و گزارش ریزساختار حاصل انجام می شود.
مواد اولیه تولید افزودنی
برای ایمپلنت های چاپی، پودر بخشی از مشخصات مواد است. توزیع اندازه ذرات، کروی بودن، محتوای ماهواره‌ای، جریان‌پذیری، چگالی ظاهری و ضربه‌ای، و دریافت اکسیژن در حین استفاده مجدد، همگی بر قسمت نهایی تأثیر می‌گذارند. همجوشی بستر پودر لیزری معمولاً از 15 تا 45 میکرومتر و سیستم‌های پرتو الکترونی از 45 تا 105 میکرومتر استفاده می‌کند، و هر دو به یک سیاست استفاده مجدد مستند با محدودیت‌های اکسیژن نیاز دارند، زیرا دریافت بینابینی در ساخت‌های مکرر یک حالت شکست است که تا زمانی که کوپن آزمایشی شکسته نشود نامرئی می‌ماند.
در حال اتمام
علائم ماشینکاری، رنگ حرارتی و محیط های جاسازی شده آلودگی هستند. غیرفعال شدن به ASTM F86، پولیش الکتریکی و زبری سطح کنترل شده، آلیاژ زیست سازگار را به یک جزء زیست سازگار تبدیل می کند.
پودر تیتانیوم خلوص: 99.8-99.99٪ اندازه ذرات: بسته بندی قابل تنظیم: بسته بندی خلاء دو لایه کاربرد: چاپ سه بعدی، اهداف، MIM، متالورژی پودر، اهداف کندوپاش ... مشاهده محصول → در سفارش خرید چه بنویسیم
بیشتر اختلافات به مشخصاتی بازمی‌گردد که مواد را توصیف می‌کرد اما معیارهای پذیرش را نه. چک لیست زیر نکاتی را پوشش می دهد که معمولاً از قلم می افتند.
- استاندارد، سال ویرایش و درجه، به عنوان مثال ASTM F67 Grade 2 یا ASTM F136 برای Ti-6Al-4V ELI، به علاوه تعیین ISO معادل اگر دستگاه دارای علامت CE باشد.
- محدودیت عناصر بینابینی و باقیمانده، با ماکزیمم های محکم تر از حد استاندارد که در آن خستگی یا کاشت طولانی مدت درگیر است.
- شکل و ابعاد محصول، شامل ضخامت یا قطر، طول و کمان یا پیچ مجاز.
- شرایط و عملیات حرارتی، مانند آنیل شده، آنیل شده آسیاب، یا سطح کار سرد مشخص.
- وضعیت سطح و پرداخت، خواه ترشی، آسیاب شده، ماشینکاری شده یا پرداخت شده، با هدف زبری در جایی که اهمیت دارد.
- حداقل خواص مکانیکی: استحکام کششی، استحکام تسلیم، ازدیاد طول و کاهش سطح.
- آزمایش و بازرسی: روش شیمی، بازرسی اولتراسونیک یا رادیوگرافی، ریزساختار، و رتبه بندی گنجاندن.
- مستندات: گواهی آسیاب به EN 10204 3.1، قابلیت ردیابی شماره حرارتی و شواهد سیستم کیفیت مانند ISO 9001 یا IATF 16949.
- بسته بندی و جابجایی: کنترل آلودگی، عدم تماس با فلزات مخلوط، بدون باقی مانده های حاوی کلرید.
دو یادداشت تجاری تفاوت قیمت بین تامین کنندگان هم درجه معمولاً منعکس کننده مسیر ذوب، عمق آزمایش و مستندات است نه خود فلز، بنابراین دامنه گواهی را به جای شماره عنوان مقایسه کنید. و بپرسید چه اتفاقی می‌افتد وقتی گرما از پنجره بینابینی تنگ‌تر عبور کند. تامین‌کننده‌ای که فقط در بازرسی نهایی آزمایش می‌کند، هزینه مذاب ناموفق را به‌عنوان زمان تحویل به شما منتقل می‌کند، در حالی که تامین‌کننده‌ای که در خانه تصفیه، ذوب و کار می‌کند می‌تواند زودتر در زنجیره دوباره کار کند یا دوباره ذوب شود. این ارزش عملی یک زنجیره تامین یکپارچه عمودی است و ارزش آن بیش از یک تخفیف کوچک در فاکتور است.
صفحه تیتانیومی خلوص: 99.9-99.9995% حداکثر اندازه: حداکثر وزن قابل تنظیم: بسته بندی قابل تنظیم: جعبه چوبی بسته بندی شده با خلاء با درج پنبه مروارید مشاهده محصول → بخش به بخش: جایی که همان فلزات می روند
انضباط خلوصی که سازندگان ایمپلنت به آن نیاز دارند با چندین صنعت دیگر به اشتراک گذاشته شده است، که در مواردی که حجم کم است یا زمان‌های سررسید محدود است، اهمیت دارد.
- زیست پزشکی: صفحات استخوان، میله های نخاعی، ایمپلنت های دندانی، ابزار و پوشش های متخلخل، معمولاً در تیتانیوم، Ti-6Al-4V ELI و تانتالیوم. جزئیات بیشتر روی صفحه صنعت زیست پزشکی .
- هوافضا و هوانوردی: اجزای با دمای بالا و خوردگی، که در آن تانتالیوم، نیوبیم و تیتانیوم به بخش‌های ساختاری و مجاور موتور خدمت می‌کنند.
- نیمه هادی ها: اهداف کندوپاش و فلزات درجه الکترونیک، که در آن خلوص بر حسب قسمت در میلیون اندازه گیری می شود و همان نظم ذوب اعمال می شود.
- صفحه نمایش صفحه تخت و انرژی خورشیدی: اهداف مس و مولیبدن و مواد منبع لایه نازک.
- انرژی جدید: باتری و اجزای هیدروژنی که به مواد شیمیایی کنترل شده و سطوح ناخالصی کم نیاز دارند.
سوالات متداول
آیا تیتانیوم همیشه زیست سازگارترین فلز است؟
نه. تیتانیوم به دلیل لایه اکسیدی و خواص مکانیکی آن یک پیش فرض قوی برای تماس با استخوان است، اما تانتالیوم و نیوبیم مقاومت در برابر خوردگی عالی با چگالی و هزینه بالاتر دارند و کبالت کروم مقاومت سایشی بهتری را در جایی که سطوح مفصلی درگیر می‌کنند، ارائه می‌دهد. پاسخ صحیح به دنبال نوع تماس، مدت زمان و بار است.
آیا "درجه پزشکی" به این معنی است که ماده ای برای کاشت تایید شده است؟
خیر. این یک درجه است تا گواهینامه. استاندارد و بازنگری آن، گزارش تست و سیستم کیفیت تامین کننده را بررسی کنید. ISO 9001 و IATF 16949 قابلیت تولید را توصیف می کنند. ترخیص در سطح دستگاه یک فرآیند نظارتی جداگانه است.
زیست سازگاری واقعا چگونه آزمایش می شود؟
از طریق سری ISO 10993، که با مشخصه‌های شیمیایی و سمیت سلولی در شرایط آزمایشگاهی شروع می‌شود، سپس به سمت مطالعات حساس‌سازی، تحریک، سمیت سیستمیک و کاشت به‌عنوان مقتضیات دسته تماس حرکت می‌کند. آزمایش بر روی دستگاه تمام شده یا نمونه معرف انجام می شود، نه تنها بر روی آلیاژ خام.
آیا می توان از پودر فلز در تولید مواد افزودنی استفاده مجدد کرد؟
بله با کنترل ردیابی محتوای اکسیژن و نیتروژن، توزیع اندازه ذرات و روان‌پذیری بین ساختمان‌ها، تنظیم حداکثر تعداد چرخه‌های استفاده مجدد، و ترکیب با پودر بکر تحت یک روش مستند.
مواد زیست سازگار با داده ها انتخاب می شوند نه با صفت. استاندارد و درجه را ثابت کنید، پنجره بینابینی را در هر جایی که خستگی یا تماس طولانی مدت درگیر است، سفت کنید، و مسیر ذوب و عملیات سطح را با دقتی که خود شیمی انجام می دهد، تعیین کنید. تامین کنندگانی که تصفیه، ذوب و کار در زیر یک سقف را کنترل می کنند، دفاع از آن را در ممیزی آسان تر می کنند.
اگر تیتانیوم، تانتالیم یا نیوبیم را برای قسمتی که با بدن تماس دارد مشخص می کنید، قرعه کشی و شرایط پذیرش را ارسال کنید و ما آنچه را که این فرآیند می تواند انجام دهد را تأیید می کنیم.
ما که هستیم
Ningbo Chuangrun New Materials Co., Ltd. (CRNMC) در ژوئن 2012 تاسیس شد و دارای پنج پایگاه تولید در سراسر چین است. ما به تصفیه، ذوب، ریخته‌گری و پردازش تیتانیوم، نیکل، مس، نیوبیم، کبالت و غیره با خلوص بالا اختصاص داده شده‌ایم و طیف کاملی از فلزات با درجه الکترونیکی مانند کریستال‌های الکترولیتی با خلوص بالا، شمش‌ها، شمش‌های آهنگری، پودرها و صفحات را ارائه می‌کنیم.
تیم ما متشکل از کارشناسان صنعت و کارکنان کارآفرینی متشکل از 40 متخصص با پیشینه متالورژی است که همه آنها به صنعتی سازی مواد پیشرفته اختصاص داده شده اند.
در حال حاضر، این شرکت طرح زنجیره صنعت مواد فوق‌العاده خالص خود را برای اطمینان از کیفیت، تحویل به موقع و بهبود خدمات مشتری تکمیل کرده است.
همه کارکنان متعهد و با انگیزه هستند و مشتاقانه منتظر پاسخگویی به نیازهای مشتری هستند.
گواهینامه ها
مطبوعات و رسانه ها
